本发明属于有机硅材料制备技术领域，具体涉及一种聚硼氮硅氧烷剪切增稠液体的制备方法。
背景技术：
剪切增稠液体属于非牛顿液体中的一种，在液体受到的剪切力达到某一个临界值的时候，液体的粘度会随着剪切力的增加而增加。基于剪切增稠液体的特殊特性，人们相继开发出减震器、软体防护服、缓冲设备等阻尼设备。一般剪切增稠液体的增稠过程是由分散相和分散介质共同作用完成的。分散相是由具有球形形貌的二氧化硅、碳酸钙、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯微粒构成，分散介质是由聚乙二醇、乙二醇、多元醇、水等构成。分散相在分散介质中的均匀分散是决定剪切增稠液体性能的主要影响因素。例如发明专利(cn201911362143.6)公布了一种基于离子液体的剪切增稠液及其制备方法，以聚甲基丙烯酸甲酯pmma颗粒为分散相，以咪唑基离子液体为分散介质；发明专利(cn201811235892.8)公布了一种切增稠液体的制备方法，以聚乙二醇为分散介质，以nial-ldh/sio2纳米颗粒作为分散相，聚合物氧化层在一定程度上削弱粒子间静电排斥作用，产生更强的剪切增稠效应；发明专利(cn201710156357.2)公布了一种高抗冲击性剪切增稠液体的制备方法，主要成分为纳米二氧化硅与聚乙二醇的混合液体，采用机械混合与超声波震荡相结合的方法，制得结构稳定、抗冲击性能好的剪切增稠液体；发明专利(cn201910307737.0)公布了一种高粘度散热耐紫外线剪切增稠液体及其制备方法，成分为球形二氧化硅，聚乙二醇，石墨烯，蒙脱土，有优良的导热性能；发明专利(cn201710723695.x)公布了一种制备剪切增稠液体的方法，加入纳米二氧化硅微球和硅烷偶联剂，采用直接加热分散介质的方式，得到性能稳定的剪切增稠液体。
目前，剪切增稠液体均是由分散相和分散介质共同构成。分散相与分散介质的体系兼容性对剪切增稠液体的性能影响很大，由于液体中分散相与分散介质属于二次混合，二者之间并未形成化学键和作用，导致分散相在分散介质中容易再次团聚析出，造成结构不稳定。
技术实现要素：
针对以上技术问题，本发明目的在于提供一种聚硼氮硅氧烷剪切增稠液体的制备方法，解决了现有技术制备时分散相与分散介质兼容性不好结构不稳定的技术问题，制备方法环境友好，收率高，适于大规模工业化生产，应用领域广泛。
本发明所述的聚硼氮硅氧烷剪切增稠液体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将氨基硅烷偶联剂和水搅拌均匀，升温；
(2)加入硼酸，升温后保温反应；
(3)将反应产物减压脱低，得聚硼硅氧烷剪切增稠液体。
氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨基偶联剂低聚物中的一种或多种复配。
氨基硅烷偶联剂与水的摩尔比为1：(0.01-0.50)。
步骤(1)中升温至40-60℃。
氨基硅烷偶联剂与硼酸的摩尔比为：1：(0.05-1)。
步骤(2)中升温反应温度为60-90℃，反应时间1-5小时。
减压脱低的真空度低于-0.085mpa，脱低温度为90-120℃，至无馏分为止。
本发明所述制备方法，机理如下：
本发明利用氨基硅烷偶联剂中的氨基基团与硼酸的反应成键，形成以硼氧根为核心的团簇体，然后硅烷偶联剂再以其为核心与水反应进行表面的原位聚合。本发明利用分散相粒子在分散介质中的原位形成调控二者的相互作用，形成的团簇在硅烷偶联剂中均匀分散，二者之间的化学键和作用使其在剪切过程中表现出剪切增稠的性能。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果。
(1)本发明所述的工艺简单，分散相在分散介质中原位形成，不含杂质，分散相与分散介质兼容性好，环境友好，收率＞95％，适于大规模工业化生产，应用前景广泛；
(2)本发明中分散相的含量可控，粘度可控，原料易得，价格低廉；
(3)本发明无需额外添加分散相，液体不分层结构稳定性高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
将3.6g水加入到206g氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷中，搅拌下加热至50℃。然后将30g硼酸加入到上述溶剂中快速搅拌，升温至80℃反应3h。而后升温至100℃，在真空度-0.095mpa脱低至无馏分为止，得剪切增稠聚硼氮硅氧烷。转速10r/min下粘度2040mm2/s，20r/min下粘度2200mm2/s，50r/min下粘度2407mm2/s，100r/min下粘度2655mm2/s。
本实施例制得的剪切增稠聚硼氮硅氧烷收率达97％，液体在5000转/min离心转速10min无分层，结构稳定。
实施例2
如实施例1所述，所不同的是加入54g硼酸。得到的剪切增稠聚硼氮硅氧烷转速10r/min下粘度52800mm2/s，转速20r/min下55200mm2/s，转速50r/min下粘度56100mm2/s，转速100r/min下57020mm2/s。
本实施例制得的剪切增稠聚硼氮硅氧烷收率达95％，液体在5000转/min离心转速10min无分层，结构稳定。
实施例3
如实施例1所述，所不同的是加入220g氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷和6g硼酸。得到的剪切增稠聚硼氮硅氧烷转速10r/min下粘度108mm2/s，转速20r/min下116mm2/s，转速50r/min下粘度132mm2/s，转速100r/min下148mm2/s。
本实施例制得的剪切增稠聚硼氮硅氧烷收率达96％，液体在5000转/min离心转速10min无分层，结构稳定。
实施例4
如实施例1所述，所不同的是加入22gγ-氨丙基三乙氧基硅烷和60g硼酸。得到的剪切增稠聚硼氮硅氧烷转速10r/min下粘度7800mm2/s，转速20r/min下7909mm2/s，转速50r/min下粘度8120mm2/s，转速100r/min下8370mm2/s。
本实施例制得的剪切增稠聚硼氮硅氧烷收率达97％，液体在5000转/min离心转速10min无分层，结构稳定。
实施例5
如实施例1所述，所不同的是加入201g苯氨基甲基三甲氧基硅烷和60g硼酸。得到的剪切增稠聚硼氮硅氧烷转速10r/min下粘度3650mm2/s，转速20r/min下3860mm2/s，转速50r/min下粘度3900mm2/s，转速100r/min下4020mm2/s。
本实施例制得的剪切增稠聚硼氮硅氧烷收率达97％，液体在5000转/min离心转速10min无分层，结构稳定。
实施例6
如实施例1所述，所不同的是加入9g水。得到的剪切增稠聚硼氮硅氧烷转速10r/min下粘度20500mm2/s，转速20r/min下22600mm2/s，转速50r/min下粘度24960mm2/s，转速100r/min下25100mm2/s。
本实施例制得的剪切增稠聚硼氮硅氧烷收率达98％，液体在5000转/min离心转速10min无分层，结构稳定。
实施例7
如实施例1所述，所不同的是加入硼酸后的反应温度为60℃，反应1小时。得到的剪切增稠聚硼氮硅氧烷转速10r/min下粘度1450mm2/s，转速20r/min下1480mm2/s，转速50r/min下粘度1510mm2/s，转速100r/min下1620mm2/s。
本实施例制得的剪切增稠聚硼氮硅氧烷收率达96％，液体在5000转/min离心转速10min无分层，结构稳定。
实施例8
如实施例1所述，所不同的是加入硼酸后的反应温度为90℃，反应5小时。得到的剪切增稠聚硼氮硅氧烷转速10r/min下粘度3850mm2/s，转速20r/min下4020mm2/s，转速50r/min下粘度4205mm2/s，转速100r/min下4280mm2/s。
本实施例制得的剪切增稠聚硼氮硅氧烷收率达96％，液体在5000转/min离心转速10min无分层，结构稳定。
实施例9
如实施例1所述，所不同的是减压脱低的真空度为-0.085mpa，脱低温度为120℃，至无馏分为止。得剪切增稠聚硼氮硅氧烷转速10r/min下粘度2230mm2/s，20r/min下粘度2400mm2/s，50r/min下粘度2490mm2/s，100r/min下粘度2720mm2/s。
本实施例制得的剪切增稠聚硼氮硅氧烷收率达96％，液体在5000转/min离心转速10min无分层，结构稳定。
实施例10
如实施例1所述，所不同的是100g氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，100g氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷。得剪切增稠聚硼氮硅氧烷转速10r/min下粘度3100mm2/s，20r/min下粘度3520mm2/s，50r/min下粘度3690mm2/s，100r/min下粘度3750mm2/s。
本实施例制得的剪切增稠聚硼氮硅氧烷收率达95％，液体在5000转/min离心转速10min无分层，结构稳定。
1.一种聚硼氮硅氧烷剪切增稠液体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将氨基硅烷偶联剂和水搅拌均匀，升温；
(2)加入硼酸，升温后保温反应；
(3)将反应产物减压脱低，得聚硼硅氧烷剪切增稠液体。
2.根据权利要求1所述的聚硼氮硅氧烷剪切增稠液体的制备方法，其特征在于：氨基硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二乙氧基硅烷、苯氨基甲基三甲氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨基偶联剂低聚物中的一种或多种复配。
3.根据权利要求1所述的聚硼氮硅氧烷剪切增稠液体的制备方法，其特征在于：氨基硅烷偶联剂与水的摩尔比为1：(0.01-0.50)。
4.根据权利要求1所述的聚硼氮硅氧烷剪切增稠液体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中升温至40-60℃。
5.根据权利要求1所述的聚硼氮硅氧烷剪切增稠液体的制备方法，其特征在于：氨基硅烷偶联剂与硼酸的摩尔比为：1：(0.05-1)。
6.根据权利要求1所述的聚硼氮硅氧烷剪切增稠液体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中升温反应温度为60-90℃，反应时间1-5小时。
7.根据权利要求1所述的聚硼氮硅氧烷剪切增稠液体的制备方法，其特征在于：减压脱低的真空度低于-0.085mpa，脱低温度为90-120℃，至无馏分为止。
技术总结